JPWO2018110588A1 - Wireless communication device and article provided with the same - Google Patents
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Abstract
無線通信デバイス10は、平板状導体24と、第1および第2の入出力端子12a、12bを備えるRFIC素子12と、ループアンテナ14と、ループアンテナ14と平板状導体24とを接続する接続導体28とを有する。ループアンテナ14は、平板状導体24に沿って配置され、第1の入出力端子12aに接続される第1の導体部14aと、平板状導体24に沿って配置され、第2の入出力端子12bに接続される第2の導体部14bと、第1の導体部14aから平板状導体24から延在する第3の導体部14cと、第2の導体部14bから平板状導体24から延在する第4の導体部14dと、第3の導体部14cと第4の導体部14dとを接続する第5の導体部14eとを備える。接続導体28が、第2の導体部14bと平板状導体24とを接続する。 The wireless communication device 10 includes a flat conductor 24, an RFIC element 12 including first and second input / output terminals 12 a and 12 b, a loop antenna 14, and a connection conductor that connects the loop antenna 14 and the flat conductor 24. 28. The loop antenna 14 is disposed along the flat conductor 24, and is disposed along the flat conductor 24 with the first conductor portion 14a connected to the first input / output terminal 12a, and the second input / output terminal. A second conductor 14b connected to 12b, a third conductor 14c extending from the flat conductor 24 from the first conductor 14a, and extending from the flat conductor 24 from the second conductor 14b. A fourth conductor portion 14d, and a fifth conductor portion 14e connecting the third conductor portion 14c and the fourth conductor portion 14d. A connection conductor 28 connects the second conductor portion 14 b and the flat conductor 24.
Description
本発明は、金属面に取り付けても無線通信可能な無線通信デバイスとその無線通信デバイスを備えた物品に関する。 The present invention relates to a wireless communication device capable of wireless communication even when attached to a metal surface, and an article provided with the wireless communication device.
従来より、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)素子とアンテナとを備えた無線通信デバイスが知られている。例えば、特許文献1に記載された無線通信デバイスは、RFIC素子と、ヘリカルコイルから構成されたアンテナとを備える。RFIC素子とアンテナの一部とが、樹脂ブロック内に封止されて保護されている。
Conventionally, a wireless communication device including an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) element and an antenna is known. For example, the wireless communication device described in
しかしながら、特許文献1に記載された無線通信デバイスの場合、アンテナがヘリカルコイルから構成された磁界型アンテナであるために、金属面近くに配置されると、その金属面によって磁界の形成が妨害される。その結果、十分な通信距離で通信を行うことができない。
However, in the case of the wireless communication device described in
そこで、本発明は、RFIC素子とアンテナとを有する無線通信デバイスにおいて、金属面の近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to obtain a sufficient communicable distance even in a wireless communication device having an RFIC element and an antenna even if it is disposed in the vicinity of a metal surface.
上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
平板状導体と、
第1および第2の入出力端子を備えるRFIC素子と、
一端が前記第1の入出力端子に接続され、他端が前記第2の入出力端子に接続されるループアンテナと、
前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、
前記ループアンテナが、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第1の入出力端子に接続される第1の導体部と、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第2の入出力端子に接続される第2の導体部と、
前記第1の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第3の導体部と、
前記第2の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第4の導体部と、
前記第3の導体部と前記第4の導体部とを接続する第5の導体部と、を備え、
前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する、無線通信デバイスが提供される。In order to solve the above technical problem, according to one aspect of the present invention,
A flat conductor;
An RFIC element comprising first and second input / output terminals;
A loop antenna having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal;
A connection conductor connecting the loop antenna and the flat conductor,
The loop antenna is
A first conductor portion disposed along the flat conductor on one side of the flat conductor and connected to a first input / output terminal;
A second conductor portion disposed on one side of the flat conductor along the flat conductor and connected to a second input / output terminal;
A third conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the first conductor portion;
A fourth conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the second conductor portion;
A fifth conductor portion connecting the third conductor portion and the fourth conductor portion, and
A wireless communication device is provided in which the connection conductor connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna.
また、本発明の別態様によれば、
金属面と、
前記金属面に対して取り付けられる無線通信デバイスと、を有する物品であって、
前記無線通信デバイスが、
前記金属面に対して対向配置される平板状導体と、
第1および第2の入出力端子を備えるRFIC素子と、
一端が前記第1の入出力端子に接続され、他端が前記第2の入出力端子に接続されるループアンテナと、
前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、
前記ループアンテナが、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第1の入出力端子に接続される第1の導体部と、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第2の入出力端子に接続される第2の導体部と、
前記第1の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第3の導体部と、
前記第2の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第4の導体部と、
前記第3の導体部と前記第4の導体部とを接続する第5の導体部と、を備え、
前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する、物品が提供される。According to another aspect of the present invention,
A metal surface;
A wireless communication device attached to the metal surface,
The wireless communication device is
A flat conductor disposed opposite to the metal surface;
An RFIC element comprising first and second input / output terminals;
A loop antenna having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal;
A connection conductor connecting the loop antenna and the flat conductor,
The loop antenna is
A first conductor portion disposed along the flat conductor on one side of the flat conductor and connected to a first input / output terminal;
A second conductor portion disposed on one side of the flat conductor along the flat conductor and connected to a second input / output terminal;
A third conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the first conductor portion;
A fourth conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the second conductor portion;
A fifth conductor portion connecting the third conductor portion and the fourth conductor portion, and
An article is provided in which the connection conductor connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna.
本発明によれば、RFIC素子とアンテナとを有する無線通信デバイスにおいて、金属面の近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることができる。 According to the present invention, in a wireless communication device having an RFIC element and an antenna, a sufficient communicable distance can be obtained even if it is disposed in the vicinity of a metal surface.
本発明の一態様の無線通信デバイスは、平板状導体と、第1および第2の入出力端子を備えるRFIC素子と、一端が前記第1の入出力端子に接続され、他端が前記第2の入出力端子に接続されるループアンテナと、前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、前記ループアンテナが、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第1の入出力端子に接続される第1の導体部と、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第2の入出力端子に接続される第2の導体部と、前記第1の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第3の導体部と、前記第2の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第4の導体部と、前記第3の導体部と前記第4の導体部とを接続する第5の導体部と、を備え、前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する。 A wireless communication device of one embodiment of the present invention includes a flat conductor, an RFIC element including first and second input / output terminals, one end connected to the first input / output terminal, and the other end connected to the second input / output terminal. A loop antenna connected to the input / output terminal of the antenna, and a connecting conductor connecting the loop antenna and the flat conductor, and the loop antenna is connected to the flat conductor on one side of the flat conductor. And a first conductor portion connected to the first input / output terminal, and arranged along the flat conductor on one side of the flat conductor and connected to the second input / output terminal. A second conductor portion; a third conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the first conductor portion; and a direction extending away from the flat conductor from the second conductor portion. Connecting the fourth conductor portion, the third conductor portion, and the fourth conductor portion A fifth conductor portion, and the connection conductor connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna.
この態様によれば、金属面の近傍に配置されても、無線通信デバイスは十分な通信可能距離を得ることができる。 According to this aspect, even if the wireless communication device is disposed in the vicinity of the metal surface, the wireless communication device can obtain a sufficient communicable distance.
前記ループアンテナのインダクタンスが、前記接続導体のインダクタンスに比べて大きい方が好ましい。これにより、ループアンテナのインダクタンスとRFIC素子の容量とから構成される共振回路が非平衡状態になることを抑制することができる。その結果、無線通信デバイスは安定した通信可能距離で通信を行うことができる。 It is preferable that the inductance of the loop antenna is larger than the inductance of the connection conductor. As a result, it is possible to suppress the resonance circuit including the inductance of the loop antenna and the capacitance of the RFIC element from being in an unbalanced state. As a result, the wireless communication device can perform communication over a stable communicable distance.
前記平板状導体が、前記平板状導体の法線方向に見た場合に、前記ループアンテナ全体にオーバーラップする大きさを備えるのが好ましい。これにより、ループアンテナが金属面の影響を受けて共振周波数が変化することが抑制される。 It is preferable that the flat conductor has a size that overlaps the entire loop antenna when viewed in the normal direction of the flat conductor. As a result, the resonance frequency of the loop antenna is suppressed from being affected by the metal surface.
例えば、好ましくは、前記無線通信デバイスが、互いに対向し合う第1の主面と第2の主面とを備える基板を有する。この場合、前記ループアンテナにおける前記第1および第2の導体部が、前記第1の主面上に導体パターンとして設けられ、前記平板状導体が、前記第2の主面上に導体層として設けられ、前記接続導体が、前記基板を貫通して前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する層間接続導体として設けられ、前記第3及び第4の導体部が金属ピンとして前記第1の主面上に設けられ、
前記RFIC素子と前記ループアンテナにおける前記第1〜第4の導体部が、前記基板の前記第1の主面を覆う樹脂ブロック内に封止され、前記第5の導体部が、前記樹脂ブロックの表面上に設けられている。For example, preferably, the wireless communication device includes a substrate having a first main surface and a second main surface facing each other. In this case, the first and second conductor portions of the loop antenna are provided as a conductor pattern on the first main surface, and the flat conductor is provided as a conductor layer on the second main surface. The connection conductor is provided as an interlayer connection conductor that penetrates the substrate and connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna, and the third and fourth conductor portions are made of metal. Provided on the first main surface as a pin;
The first to fourth conductor portions of the RFIC element and the loop antenna are sealed in a resin block that covers the first main surface of the substrate, and the fifth conductor portion is formed of the resin block. On the surface.
前記RFIC素子が、金属ピンである前記第3および第4の導体部の間に配置されてもよい。これにより、樹脂ブロックの圧縮変形が抑制されて、その圧縮変形によるRFIC素子へのダメージが低減される。 The RFIC element may be disposed between the third and fourth conductor portions that are metal pins. Thereby, the compression deformation of the resin block is suppressed, and damage to the RFIC element due to the compression deformation is reduced.
前記無線通信デバイスが、一端が前記ループアンテナにおける前記第5の導体部に接続され、他端が開放端である励振導体を有してもよい。これにより、無線通信デバイスは、より大きなアンテナ利得を得ることができ、その結果として、より長い通信可能距離を得ることができる。 The wireless communication device may include an excitation conductor having one end connected to the fifth conductor portion of the loop antenna and the other end being an open end. Thereby, the wireless communication device can obtain a larger antenna gain, and as a result, a longer communicable distance can be obtained.
前記RFIC素子が、UHF帯の周波数で通信するように構成されてもよい。 The RFIC element may be configured to communicate at a UHF band frequency.
本発明の別態様の物品は、金属面と、前記金属面に対して取り付けられる無線通信デバイスと、を有する物品であって、前記無線通信デバイスが、前記金属面に対して対向配置される平板状導体と、第1および第2の入出力端子を備えるRFIC素子と、一端が前記第1の入出力端子に接続され、他端が前記第2の入出力端子に接続されるループアンテナと、前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、前記ループアンテナが、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第1の入出力端子に接続される第1の導体部と、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第2の入出力端子に接続される第2の導体部と、前記第1の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第3の導体部と、前記第2の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第4の導体部と、前記第3の導体部と前記第4の導体部とを接続する第5の導体部と、を備え、前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する。 An article according to another aspect of the present invention is an article having a metal surface and a wireless communication device attached to the metal surface, the flat plate on which the wireless communication device is disposed to face the metal surface. An RFIC element including a first conductor and a first input / output terminal; a loop antenna having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal; A connection conductor connecting the loop antenna and the flat conductor, and the loop antenna is disposed along the flat conductor on one side of the flat conductor, and is connected to the first input / output terminal. A first conductor portion to be connected; a second conductor portion disposed on one side of the flat conductor along the flat conductor and connected to a second input / output terminal; and the first conductor A third conductor extending in a direction away from the flat conductor from the portion A body part, a fourth conductor part extending in a direction away from the flat conductor from the second conductor part, and a fifth conductor connecting the third conductor part and the fourth conductor part And the connection conductor connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna.
この態様によれば、物品の金属面に取り付けられても、無線通信デバイスは十分な通信可能距離を得ることができる。 According to this aspect, even if the wireless communication device is attached to the metal surface of the article, the wireless communication device can obtain a sufficient communicable distance.
前記物品において、前記平板状導体と前記金属面とは、容量を介して電気的に接続されてもよく、もしくは直流的に電気的に接続されてもよい。 In the article, the flat conductor and the metal surface may be electrically connected via a capacitance, or may be electrically connected in a direct current manner.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る無線通信デバイスの斜視図である。また、図2は、物品の金属面に取り付けられた状態の無線通信デバイスの斜視図である。さらに、図3は、無線通信デバイスの断面図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a wireless communication device according to
図中に示すX−Y−Z座標系は、X軸方向が無線通信デバイスの奥行き方向であって、Y軸方向が幅方向であって、Z軸方向が高さ方向である座標系である。なお、このX−Y−Z座標系は、発明の理解を容易にするためのものであって、発明を限定するものではない。例えば、高さ方向(Z軸方向)が鉛直方向に平行な状態で無線通信デバイスが常に使用されるわけではない。本発明の無線通信デバイスはあらゆる姿勢で使用可能である。 The XYZ coordinate system shown in the figure is a coordinate system in which the X-axis direction is the depth direction of the wireless communication device, the Y-axis direction is the width direction, and the Z-axis direction is the height direction. . This XYZ coordinate system is for facilitating understanding of the invention and does not limit the invention. For example, the wireless communication device is not always used in a state where the height direction (Z-axis direction) is parallel to the vertical direction. The wireless communication device of the present invention can be used in any posture.
図1に示すように、無線通信デバイス10は、UHF帯の通信周波数で無線通信を行うデバイスであって、そのために、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)素子12と、ループアンテナ14とを有する。また、本実施の形態1の場合、無線通信デバイス10は、基板16と、基板16上に設けられた樹脂ブロック18とを有する。
As shown in FIG. 1, the
具体的には、図3に示すように、基板16は、高さ方向(Z軸方向)に対向し合う第1の主面16aと第2の主面16bとを備える。第1の主面16a上に、RFIC素子12とループアンテナ14とが搭載されている。その第1の主面16a上に、樹脂ブロック18が形成されている。それにより、RFIC素子12とループアンテナ14の一部が、樹脂ブロック18内に封止されて保護されている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
ループアンテナ14は、図3に示すように、5つの導体(導体部)14a〜14eによって構成されている。具体的には、ループアンテナ14は、基板16の第1の主面16a上に形成された導体パターンである第1および第2の導体部14a、14bと、第1の導体部14aから基板16から離れる方向(Z軸方向)に延在する第3の導体部14cと、第2の導体部14bから基板16から離れる方向に延在する第4の導体部14dと、第3の導体部14cと第4の導体部14dとを接続する第5の導体部14eとから構成されている。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、ループアンテナ14の第1の導体部14aの一端は、RFIC素子12の第1の入出力端子12aに接続されている。一方、他端は、第3の導体部14cに接続されている。
As shown in FIG. 3, one end of the
ループアンテナ14の第2の導体部14bの一端は、RFIC素子12の第2の入出力端子12bに接続されている。一方、他端は、第4の導体部14dに接続されている。
One end of the
また、第1および第2の導体部14a、14bそれぞれは、無線通信デバイス10の等価回路を示す図4に示すように、RFIC素子12と並列に配置されているコンデンサチップ20に接続されている。なお、この等価回路の詳細については後述する。
Each of the first and
ループアンテナ14の第3の導体部14cは、本実施の形態1の場合、金属ピンで構成されている。第3の導体部14cはまた、第1の導体部14aから高さ方向(Z軸方向)に延在し、樹脂ブロック18の上面18aに達している。
In the case of the first embodiment, the
ループアンテナ14の第4の導体部14dは、本実施の形態1の場合、金属ピンで構成されている。第4の導体部14dはまた、第2の導体部14bから高さ方向(Z軸方向)に延在し、樹脂ブロック18の上面18aに達している。
In the case of this
本実施の形態1の場合、第3および第4の導体部14c、14dは、金属ピンで構成されて樹脂ブロック18内に封止されている。また、図1に示すように、これらの第3および第4の導体部14c、14dの間に、RFIC素子12やコンデンサチップ20が配置されている。このような金属ピンである第3および第4の導体部14c、14dにより、樹脂ブロック18の高さ方向(Z軸方向)の圧縮変形が抑制される。その結果、樹脂ブロック18の圧縮変形によるRFIC素子12やコンデンサチップ20へのダメージが低減される。
In the case of the first embodiment, the third and
ループアンテナ14の第5の導体部14eは、基板16の第1の主面16a上に形成された樹脂ブロック18の上面18a上に、矩形状の導体層として形成されている。それにより、第5の導体部14eは、第3の導体部14cと第4の導体部14dを接続している。なお、第5の導体部14eは、保護層22によって覆われて保護されている。
The
このような複数の導体部14a〜14eによって構成されることにより、ループアンテナ14は、図3に示すように、そのループ開口14fの開口方向(略X軸方向)が基板16の第1の主面16aに沿って略平行になるように、基板16の第1の主面16a上に設けられる。
By being configured by such a plurality of
図3に示すように、基板16の第2の主面16bには、平板状導体24が設けられている。本実施の形態1の場合、平板状導体24は、第2の主面16bの略全体にわたって形成された導体層である。
As shown in FIG. 3, a
平板状導体24が第2の主面16bに設けられているため、ループアンテナ14における第1および第2の導体部14a、14bは、平板状導体24に沿って略平行に配置されている。また、第3の導体部14cは、第1の導体部14aから平板状導体24から離れる方向(Z軸方向)に延在する。さらに、第4の導体部14dは、第2の導体部14bから平板状導体24から離れる方向に延在する。そのため、平板状導体24は、ループアンテナ14のループ開口14fの開口方向(略X軸方向)に沿って略平行に基板16に設けられている。
Since the
図2に示すように、詳細は後述するが、無線通信デバイス10は、物品100の金属面100aに取り付けられて使用可能に構成されており、この平板状導体24が金属面100aに対して略平行に対向配置される。例えば、図3に示すように、平板状導体24は、導電性接着剤26を介して貼り付けられた状態で金属面100aに対して対向配置される。これにより、平板状導体24は、電気的(直流的)に金属面100aに接続される。
As shown in FIG. 2, although details will be described later, the
この平板状導体24は、図1および図3に示すように、ループアンテナ14に電気的(直流的)に接続されている。具体的には、平板状導体24は、ループアンテナ14の第2の導体部14bに、接続導体28を介して接続されている。接続導体28は、本実施の形態の場合、基板16に形成されたビアホール導体やスルーホール導体などの層間接続導体である。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
ここまでは、無線通信デバイス10の構造について説明してきた。ここからは、無線通信デバイス10の通信方法について説明する。
Up to this point, the structure of the
まず、無線通信デバイス10は、図2や図3に示すように、物品100の金属面100aに取り付けられて使用される。具体的には、図3に示すように、平板状導体24が金属面100aに対して導電性接着剤26を介して対向配置される。これにより、平板状導体24が、金属面100aに対して電気的(直流的)に接続される。
First, as shown in FIGS. 2 and 3, the
図4に示すように、ループアンテナ14のインダクタンスL1、コンデンサチップ20の容量C1、およびRFIC素子12の容量C2により、共振回路が構成されている。具体的には、この共振回路の共振周波数がRFIC素子12の使用通信周波数であるUHF帯の通信周波数と略一致するように、コンデンサチップ20の容量やループアンテナ14の形状が決定されている。
As shown in FIG. 4, a resonance circuit is configured by the inductance L1 of the
ループアンテナ14のループ開口14fの開口方向は、図3に示すように、平板状導体24、すなわち金属面100aに対して略平行である。そのため、ループアンテナ14によって形成された磁界が金属面100aの影響を受けにくい。したがって、外部の通信装置(例えばRFIDタグ用リーダ/ライタ)からUHF帯の周波数の電波を受信するとループアンテナ14に電流が流れ、その電流がRFIC素子12に供給される。電流の供給を受けて駆動したRFIC素子12は、その内部のメモリなどの記憶部に記憶されている情報をループアンテナ14と、物品100の金属面100aとを介して外部に送信する。金属面100aを介して電波を送信(放射)する方法については後述する。
As shown in FIG. 3, the opening direction of the loop opening 14f of the
図4に示すように、また、上述したように、ループアンテナ14のインダクタンスL1、コンデンサチップ20の容量C1、およびRFIC素子12の容量C2とにより、共振回路が構成されている。そのため、第1の導体部14aにおけるRFIC素子12の一方の端(コンデンサ20の一方の端)P1でインピーダンスが最大になる。これにより、この端P1を電圧最大点とみなすことができる。また、第2の導体部14bにおけるRFIC素子12の他方の端P2をグラウンド電位とみなすことができる。
As shown in FIG. 4, as described above, the inductance L1 of the
RFIC素子12の他方の端P2(すなわち第2の導体部14b)は、接続導体28と平板状導体24とを介して、物品100の金属面100aに電気的に接続されている。したがって、金属面100aもグラウンド電位とみなすことができる。そのため、金属面100aを放射板として使用することができる。すなわち、金属面100aは、ループアンテナ14に対するブースターとして機能する。この金属面100aを放射板として使用することにより、無線通信デバイス10の通信可能距離が長くなる。
The other end P <b> 2 (that is, the
なお、図3に示すように、無線通信デバイス10の平板状導体24と物品100の金属面100aは、導電性接着剤26を介して直流的に接続されている。この導電性接着剤26に代わってはんだを使用してもよい。またさらに、絶縁性接着剤を使用してもよい。絶縁性接着剤を使用する場合、平板状導体24と金属面100aは容量結合される。この容量が大きいほど、すなわち平板状導体24と金属面100aとの間の距離が小さいか、または絶縁性接着剤の誘電率が高いほど、放射板としての金属面100aの放射効率が向上し、その結果として、通信可能距離が長くなる。
As shown in FIG. 3, the
また、図4に示すように、接続導体28もインダクタンスL2を持つ。通信の安定性を考慮すると、ループアンテナ14のインダクタンスL1は、接続導体28のインダクタンスL2に比べて大きい方が好ましい。これと異なり、インダクタンスL1がインダクタンスL2に比べて小さい場合、ループアンテナ14のインダクタンスL1、コンデンサチップ20の容量C1、およびRFIC素子12の容量C2から構成される共振回路が非平衡状態になりうる。その結果、共振周波数での通信が不安定になりうる。したがって、接続導体28の長さ、すなわち基板16の厚さは可能な限り小さい方が好ましい。
Further, as shown in FIG. 4, the
さらに、平板状導体24は、図1や図3に示すように、その法線方向(Z軸方向)に見た場合、ループアンテナ14全体にオーバーラップする大きさを備えるのが好ましい。これにより、物品100の金属面100aを流れる電流によってループアンテナ14が影響を受けて、共振周波数が変化することが抑制される。
Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 3, the
ここからは、無線通信デバイス10の作製方法の一例について、図5A〜図5Eを参照しながら説明する。
From here, an example of a method for manufacturing the
図5Aに示すように、まず、基板16に、第1の主面16aから第2の主面16bに向かって貫通する貫通穴が形成される。その貫通穴に、銅などの導体が充満される。これにより、層間接続導体である接続導体28が作製される。
As shown in FIG. 5A, first, a through-hole penetrating from the first
次に、図5Bに示すように、基板16の第1の主面16a上に、ループアンテナ14の一部である第1および第2の導体部14a、14bが、銅などの導体材料によって作製される。また、基板16の第2の主面16b上に、平板状導体24が、銅などの導体材料によって作製される。これにより、接続導体28を介して、第2の導体部14bと平板状導体24とが電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 5B, on the first
続いて、図5Cに示すように、RFIC素子12が、基板16の第1の主面16a上に搭載される。RFICS素子12の第1の入出力端子12aと第1の導体部14aとがはんだ付け等によって電気的に接続され、第2の入出力端子12bと第2の導体部14bとが同様に電気的に接続される。また、銅などの導体材料から作製されている金属ピンである第3の導体部14cが第1の導体部14a上に立設され、第4の導体部14dが同様に第2の導体部14b上に立設される。
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the
続いて、図5Dに示すように、基板16の第1の主面16a上に、樹脂ブロック18が形成される。これにより、RFIC素子12、第1〜第4の導体部14a〜14dが樹脂ブロック18内に封止される。
Subsequently, as illustrated in FIG. 5D, the
続いて図5Eに示すように、樹脂ブロック18の上面18a上に、第5の導体部14eが、銅などの導体材料によって作製される。これにより、第3の導体部14cと第4の導体部14dとが、第5の導体部14eによって電気的に接続される。そして、保護層22よって第5の導体部14eを覆うことにより、図3に示すような無線通信デバイス10が完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5E, the
このような本実施の形態1によれば、無線通信デバイス10は、金属面100aの近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることができる。言い換えると、無線通信デバイス10は、金属面100aを放射板として利用することにより、十分な通信可能距離を確保することができる。
According to the first embodiment, the
(実施の形態2)
本実施の形態2は、上述の実施の形態1の改良形態である。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態2を説明する。なお、上述の実施の形態1の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号を付している。(Embodiment 2)
The second embodiment is an improved form of the first embodiment described above. Therefore, the second embodiment will be described focusing on the different points. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as the component of the above-mentioned
図6は、本実施の形態2に係る無線通信デバイスの断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the wireless communication device according to the second embodiment.
図6に示すように、本実施の形態2の無線通信デバイス210において、基板16は、第1の主面16aに加えて、端面16cも樹脂ブロック218によって覆われている。この場合、上述の実施の形態1のように(図3に示すように)樹脂ブロック18が第1の主面16aのみを覆う場合に比べて、その第1の主面16a上のRFIC素子12やコンデンサチップ20がより保護される。例えば、樹脂ブロックと基板との界面を介して水分がRFIC素子やコンデンサチップまで到達しにくい。したがって、本実施の形態2の場合、RFIC素子12やコンデンサチップ20の信頼性がより向上する。また、本実施の形態の2場合、樹脂ブロックと基板は、より高い接合強度で接合することができる。
As shown in FIG. 6, in the
また、図6に示すように、本実施の形態2の場合、平板状導体24を、基板16の第2の主面16bの輪郭を越える大きさにすることができる。すなわち、平板状導体24が、基板16の第2の主面16b全体と樹脂ブロック218の下面218bの一部とに設けられる。それにより、平板状導体24に対向して放射板として機能する金属面100aの放射効率が増加し、その結果として、より高い通信可能距離を得ることができる(第2の主面16bのみに平板状導体24が設けられる場合に比べて)。
Further, as shown in FIG. 6, in the case of the second embodiment, the
このような本実施の形態2によれば、上述の実施の形態1の無線通信デバイス10と同様に、金属面100aの近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることができる。
According to the second embodiment, a sufficient communicable distance can be obtained even if the
(実施の形態3)
本実施の形態3は、上述の実施の形態1の改良形態であって、より大きいアンテナ利得を得るための形態である。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態3を説明する。なお、上述の実施の形態1の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号を付している。(Embodiment 3)
The third embodiment is an improved form of the above-described first embodiment, and is a form for obtaining a larger antenna gain. Therefore, the third embodiment will be described focusing on the different points. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as the component of the above-mentioned
図7は本実施の形態3に係る無線通信デバイスの斜視図であって、図8は等価回路図である。 FIG. 7 is a perspective view of the wireless communication device according to the third embodiment, and FIG. 8 is an equivalent circuit diagram.
図7および図8に示すように、本実施の形態3に係る無線通信デバイス310は、より大きなアンテナ利得を得るための励振導体330を備える。図7に示すように、励振導体330は、ミアンダ状の導体であって、その一端330aがループアンテナ314における第5の導体部314eに接続されている。一方、他端330bは開放端である。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
この励振導体330は、ループアンテナ314における第5の導体部314eと同様に、樹脂ブロック18上に導体パターンとして形成され、保護層22によって覆われて保護されている。
Similar to the
なお、励振導体330は、第5の導体部314eにおいて高電位側である部分、言い換えるとグラウンド電位の平板状導体24から電気経路的に遠い部分に、その一端330aで接続するのが好ましい。そのため、第3の導体部314cに近い第5の導体部314eの部分に、その一端330aで励振導体330が接続されている。
The
また、図8に示すように、RFIC素子12の端(コンデンサ20の端)P1から開放端330bまでの距離を、無線通信デバイス310が通信する電波の波長λの1/4にするのが好ましい。このような励振導体330を備えるより、無線通信デバイス310は、励振導体330を備えない場合に比べて、より大きなアンテナ利得を得ることができる。その結果、より長い通信可能距離を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 8, it is preferable that the distance from the end (end of the capacitor 20) P1 of the
なお、図8に示す励振導体330のリアクダンスLeは励振導体330の一端330aから開放端330bまでの長さで調整可能であり、容量Ceはミアンダ状の励振導体330において平行に延在する導体部分の間の距離によって調整可能である。
8 can be adjusted by the length from one
このような本実施の形態3によれば、上述の実施の形態1の無線通信デバイス10と同様に、金属面100aの近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることができる。
According to the third embodiment as described above, a sufficient communicable distance can be obtained even if the
以上、上述の実施の形態1〜3を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。 Although the present invention has been described with reference to the first to third embodiments, the embodiment of the present invention is not limited to this.
例えば、上述の実施の形態1の場合、図4に示すように、無線通信デバイス10の共振回路は、ループアンテナ14のインダクタンスL1、コンデンサチップ20の容量C1、およびRFIC素子12の容量C2とから構成されている。ただ、コンデンサチップ20を使用することなく、RFIC素子12の容量C2とループアンテナ14のインダクタンスL1のみで共振回路を構成することが可能である。
For example, in the case of the above-described first embodiment, as shown in FIG. 4, the resonance circuit of the
ただし、その場合、ループアンテナ14の形状、例えば、金属ピンである第3および第4の導体部14c、14dの長さや太さが一義的に決定される。それにより、無線通信デバイス10の設計の自由度が低下する。
However, in that case, the shape of the
したがって、無線通信デバイス10の設計の自由度を確保するために、コンデンサチップ20を使用するのが好ましい。コンデンサチップ20を使用することにより、ループアンテナ14の金属ピンの長さや太さについて、すなわちループアンテナ14のインダクタンスL1の値について、選択の自由度が増加する。それにより、ループアンテナ14のインダクタンスのQ特性が向上し、マッチングロスが抑制されるとともに放射効率が向上する。その結果、無線通信デバイス10の通信可能距離を長くすることができる。
Therefore, it is preferable to use the
なお、容量C1が異なるコンデンサチップ20に交換するだけで、無線通信デバイス10は様々な通信周波数で通信することができる。すなわち、通信可能距離が異なる種々の無線通信デバイス10を容易に作製することができる。
Note that the
また例えば、上述の実施の形態1の場合、図1に示すように、ループアンテナ14は、別々の5つの導体部14a〜14eから構成されているが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、第3の導体部14c、第4の導体部14d、および第5の導体部14eを一体化して一部材としてもよい。
Further, for example, in the case of the above-described first embodiment, as shown in FIG. 1, the
さらに例えば、上述の実施の形態1の場合、図3に示すように、無線通信デバイス10は、その平板状導体24が導電性接着剤26を介して物品100の金属面100aに取り付けられている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。必ずしも平板状導体を接着剤を介して物品に取り付ける必要はなく、平板状導体は、物品の金属面に対向配置されていればよい。すなわち、平板状導体以外の部分で、物品に固定されてもよい。平板状導体と対向することにより、物品の金属面は放射板として、すなわちループアンテナに対するブースターとして機能することができる。
Further, for example, in the case of the above-described first embodiment, as shown in FIG. 3, in the
加えて、上述の実施の形態1の場合、図1に示すように、ループアンテナ14はいわゆる1ターンループであるが、本発明の実施の形態はループアンテナのターン数を限定しない。
In addition, in the case of the above-described first embodiment, as shown in FIG. 1, the
図9は、さらなる実施の形態に係る無線通信デバイスのループアンテナの斜視図である。なお、図9では、基板などの一部の構成要素の図示が省略されている。 FIG. 9 is a perspective view of a loop antenna of a wireless communication device according to a further embodiment. In FIG. 9, illustration of some components such as a substrate is omitted.
図9に示すように、さらなる実施の形態に係る無線通信デバイス410は、3ターンループアンテナ414を備える。
As shown in FIG. 9, a
ループアンテナ414は、平板状導体424に沿って配置されてRFIC素子412の第1の入出力端子に接続される第1の導体部414aと、平板状導体424に沿って配置されてRFIC素子412の第2の入出力端子に接続される第2の導体部414bと、第1の導体部414aから平板状導体424から離れる方向に延在する第3の導体部414cと、第2の導体部414bから平板状導体424から離れる方向に延在する第4の導体部414dと、第3の導体部414cと第4の導体部414dとを接続する第5の導体部414eとを備える。なお、第1の導体部414aは、RFIC素子412の第1の入出力端子に接続されるランド414fを備える。また、第2の導体部414bは、RFIC素子412の第2の入出力端子に接続されるランド414gを備える。ランド414gと平板状導体424とが、接続導体428を介して接続されている。
The
ループアンテナ414の第5の導体部414eは、一端が第3の導体部414cに接続され、他端が第4の導体部414dに接続される2ループ状の導体である。具体的には、第5の導体部414eは、平板状導体424に沿って、且つ、第1および第2の導体部414a、414bの間を互いに平行に延在する、第1のサブ導体部415a、第2のサブ導体部415bを備える。また、第5の導体部414eは、第1のサブ導体部415aの両端それぞれから平板状導体424から離れる方向に延在する金属ピンなどの第3および第4のサブ導体部415c、415dを備える。さらに、第5の導体部414eは、第2のサブ導体部415bの両端それぞれから平板状導体424から離れる方向に延在する金属ピンなどの第5および第6のサブ導体部415e、415fを備える。そして、第5の導体部414eは、第3の導体部414cと第4のサブ導体部415dとを接続する第7のサブ導体部415gと、第3のサブ導体部415cと第6のサブ導体部415fとを接続する第8のサブ導体部415hと、第5のサブ導体部415eと第4の導体部414dとを接続する第9のサブ導体部415iを備える。
The
加えてまた、上述の実施の形態1の場合、図1に示すように、ループアンテナ14において、第3の導体部14cおよび第4の導体部14dが金属ピンであって、第5の導体部14eが導体層であるが、すなわち別部材であるが、本発明の実施の形態はこれに限らない。
In addition, in the case of the above-described first embodiment, as shown in FIG. 1, in the
図10および図11は、さらなる別の実施の形態に係る無線通信デバイスの断面図および分解図を示している。 10 and 11 show a cross-sectional view and an exploded view of a wireless communication device according to yet another embodiment.
図10に示すように、さらなる別の実施の形態に係る無線通信デバイス510は、ループアンテナ514を備える。
As shown in FIG. 10, a
ループアンテナ514は、平板状導体524に沿って配置されてRFIC素子512の第1の入出力端子512aに接続される第1の導体部514aと、平板状導体524に沿って配置されてRFIC素子512の第2の入出力端子512bに接続される第2の導体部514bと、第1の導体部514aから離れる方向に延在する第3の導体部514cと、第2の導体部514bから離れる方向に延在する第4の導体部514dと、第3の導体部514cと第4の導体部514dとを接続する第5の導体部514eとを備える。第2の導体部514bは、接続導体528を介して、平板状導体524に接続されている。
The
具体的には、ループアンテナ514において、第3の導体部514c、第4の導体部514d、および第5の導体部514eが一体化されて1つの門型部材532を構成している。すなわち、第3の導体部514c、第4の導体部514d、および第5の導体部514eそれぞれは、門型部材532の異なる部分である。また言い換えれば、門型部材532は、第3の導体部514c、第4の導体部514d、および第5の導体部514eが3辺を構成する矩形状をなす。
Specifically, in the
門型部材532は、一方の端であって基板516上の第1の導体部514aと接続する第1の接続端子532aと、他方の端であって第2の導体部514bと接続する第2の接続端子532bとを備える。門型部材532はまた、第1の接続端子532aと第2の接続端子532bを除いて、キャップ状の樹脂ブロック518内に埋設されている。そのキャップ状の樹脂ブロック518には、基板516上のRFIC素子512、第1の導体部514a、および第2の導体部514bを収容するための凹部518aが形成されている。これにより、樹脂ブロック518は、これらを覆って保護している。
The gate-shaped
門型部材532の第1の接続端子532aと第1の導体部514aとの間の接続と、第2の接続端子532bと第2の導体部514bとの間の接続は、例えばはんだ534を介して行われている。同様に、RFIC素子512の第1の入出力端子512aと第1の導体部514aとの間の接続と、第2の入出力端子512bと第2の導体部514bとの間の接続も、例えばはんだ536を介して行われている。
The connection between the
さらにまた、上述の実施の形態1の場合、図1に示すように、RFIC素子12、ループアンテナ14における第1〜第4の導体部14a〜14d、およびコンデンサチップ20が樹脂ブロック18に封止されている。また、RFIC素子12、ループアンテナ14における第1および第2の導体部14a、14b、および平板状導体24は基板16に設けられている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。
Furthermore, in the case of the first embodiment described above, as shown in FIG. 1, the
すなわち、本発明に係る実施の形態の無線通信デバイスは、広義には、平板状導体と、第1および第2の入出力端子を備えるRFIC素子と、一端が前記第1の入出力端子に接続され、他端が前記第2の入出力端子に接続されるループアンテナと、前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、前記ループアンテナが、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第1の入出力端子に接続される第1の導体部と、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第2の入出力端子に接続される第2の導体部と、前記第1の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第3の導体部と、前記第2の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第4の導体部と、前記第3の導体部と前記第4の導体部とを接続する第5の導体部と、を備え、前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する。 That is, the wireless communication device according to the embodiment of the present invention broadly includes a flat conductor, an RFIC element including first and second input / output terminals, and one end connected to the first input / output terminal. A loop antenna having the other end connected to the second input / output terminal, and a connection conductor connecting the loop antenna and the flat conductor, wherein the loop antenna is connected to the flat conductor. A first conductor portion disposed along the flat conductor on one side and connected to a first input / output terminal; a second conductor disposed along the flat conductor on one side of the flat conductor; A second conductor portion connected to the input / output terminal, a third conductor portion extending from the first conductor portion in a direction away from the flat conductor, and the flat conductor shape from the second conductor portion. A fourth conductor portion extending in a direction away from the conductor, and the third conductor portion, A fifth conductor portion that connects the fourth conductor portion, and the connection conductor connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna.
また、無線通信デバイスが取り付けられる物品は、その全体が金属材料から作製されている結果として金属面を備える物品であってもよいし、または、金属面以外が非金属材料、例えば樹脂材料から作製されている物品であってもよい。 In addition, the article to which the wireless communication device is attached may be an article having a metal surface as a result of being entirely made of a metal material, or a non-metal material other than a metal surface, for example, a resin material. It may be an article.
以上、複数の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、ある実施の形態に対して少なくとも1つの実施の形態を全体としてまたは部分的に組み合わせて本発明に係るさらなる実施の形態とすることが可能であることは、当業者にとって明らかである。 Although the present invention has been described with reference to a plurality of embodiments, at least one embodiment as a whole or a partial combination with respect to a certain embodiment is used as a further embodiment according to the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that this is possible.
本発明は、金属面近傍に配置されうる、RFIC素子を備える無線通信デバイスに適用可能である。 The present invention is applicable to a wireless communication device including an RFIC element that can be disposed in the vicinity of a metal surface.
10 無線通信デバイス
12 RFIC素子
12a 第1の入出力端子
12b 第2の入出力端子
14 ループアンテナ
14a 第1の導体部
14b 第2の導体部
14c 第3の導体部
14d 第4の導体部
14e 第5の導体部
24 平板状導体
28 接続導体DESCRIPTION OF
Claims (9)
第1および第2の入出力端子を備えるRFIC素子と、
一端が前記第1の入出力端子に接続され、他端が前記第2の入出力端子に接続されるループアンテナと、
前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、
前記ループアンテナが、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第1の入出力端子に接続される第1の導体部と、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第2の入出力端子に接続される第2の導体部と、
前記第1の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第3の導体部と、
前記第2の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第4の導体部と、
前記第3の導体部と前記第4の導体部とを接続する第5の導体部と、を備え、
前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する、無線通信デバイス。A flat conductor;
An RFIC element comprising first and second input / output terminals;
A loop antenna having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal;
A connection conductor connecting the loop antenna and the flat conductor,
The loop antenna is
A first conductor portion disposed along the flat conductor on one side of the flat conductor and connected to a first input / output terminal;
A second conductor portion disposed on one side of the flat conductor along the flat conductor and connected to a second input / output terminal;
A third conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the first conductor portion;
A fourth conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the second conductor portion;
A fifth conductor portion connecting the third conductor portion and the fourth conductor portion, and
The wireless communication device, wherein the connection conductor connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna.
前記ループアンテナにおける前記第1および第2の導体部が、前記第1の主面上に導体パターンとして設けられ、
前記平板状導体が、前記第2の主面上に導体層として設けられ、
前記接続導体が、前記基板を貫通して前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する層間接続導体として設けられ、
前記第3及び第4の導体部が金属ピンとして前記第1の主面上に設けられ、
前記RFIC素子と前記ループアンテナにおける前記第1〜第4の導体部が、前記基板の前記第1の主面を覆う樹脂ブロック内に封止され、
前記第5の導体部が、前記樹脂ブロックの表面上に設けられている、請求項1から3のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。A substrate having a first main surface and a second main surface facing each other;
The first and second conductor portions of the loop antenna are provided as conductor patterns on the first main surface;
The flat conductor is provided as a conductor layer on the second main surface;
The connection conductor is provided as an interlayer connection conductor that penetrates the substrate and connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna;
The third and fourth conductor portions are provided on the first main surface as metal pins,
The first to fourth conductor portions in the RFIC element and the loop antenna are sealed in a resin block that covers the first main surface of the substrate,
The wireless communication device according to any one of claims 1 to 3, wherein the fifth conductor portion is provided on a surface of the resin block.
前記金属面に対して取り付けられる無線通信デバイスと、を有する物品であって、
前記無線通信デバイスが、
前記金属面に対して対向配置される平板状導体と、
第1および第2の入出力端子を備えるRFIC素子と、
一端が前記第1の入出力端子に接続され、他端が前記第2の入出力端子に接続されるループアンテナと、
前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、
前記ループアンテナが、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第1の入出力端子に接続される第1の導体部と、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第2の入出力端子に接続される第2の導体部と、
前記第1の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第3の導体部と、
前記第2の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第4の導体部と、
前記第3の導体部と前記第4の導体部とを接続する第5の導体部と、を備え、
前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第2の導体部と前記平板状導体とを接続する、物品。A metal surface;
A wireless communication device attached to the metal surface,
The wireless communication device is
A flat conductor disposed opposite to the metal surface;
An RFIC element comprising first and second input / output terminals;
A loop antenna having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal;
A connection conductor connecting the loop antenna and the flat conductor,
The loop antenna is
A first conductor portion disposed along the flat conductor on one side of the flat conductor and connected to a first input / output terminal;
A second conductor portion disposed on one side of the flat conductor along the flat conductor and connected to a second input / output terminal;
A third conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the first conductor portion;
A fourth conductor portion extending in a direction away from the flat conductor from the second conductor portion;
A fifth conductor portion connecting the third conductor portion and the fourth conductor portion, and
The article, wherein the connection conductor connects the second conductor portion and the flat conductor in the loop antenna.
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